Dale Purves, Departamento de Neurobiología, Centro Médico de la Universidad de Duke, EE.UU.
CARACTERISTICAS
La neurociencia comprende una amplia gama de interrogantes acerca de cómo se organiza el sistema nervioso y cómo funciona para generar la conducta.
Estos cuestionamientos pueden explorarse por medio de las herramientas analíticas de la genética, la biología molécula y celular, la anatomía y la fisiología de los sistemas, la biología conductual y la psicología.
Los aspectos más destacados de esta tercera edición son:
Agrupa los temas en seis unidades sobre el señalamiento neural, la sensibilidad y el procesamiento sensitivo, el movimiento y su control central, el encéfalo cambiante y las funciones encefálicas complejas.
Describe en forma clara y precisa el modo en que las células principales de todo sistema nervioso-neuronas y glía-realizan sus funciones básicas desde el punto de vista anatómico, electrofisiologico y molecular.
Incluye gran cantidad de información clínica; por ejemplo sobre esclerosis múltiple, enfermedades causadas por alteración de los canales iónicos, neurotoxinas, miastenia grave, aminas biógenas neurotransmisoras y trastornos psiquiátricos, la marihuana y el encéfalo, enfermedad de Parkinson, obesidad y encéfalo, células madre: promesa y peligros, enfermedades por priones, psicocirugía, mecanismos moleculares del reloj biológico, fármacos y sueño, y enfermedades de Alzheimer.
Estudia en profundidad temas de gran interés y actualidad, como canales y transportadores, señalamiento molecular en el interior de las neuronas, plasticidad de las sinapsis y los circuitos maduros, la memoria, la sexualidad y el encéfalo.
Cuenta con un glosario, apéndices y recuadros con información clínica, experimentos y métodos de diagnóstico.
Al igual que otras disciplinas, la neurociencia presenta controversia y disenso. Su estudio permitirá acercarse al funcionamiento del sistema nervioso humano y servirá como punto de partida para comprender de qué modo los fenómenos genéticos moleculares básicos están ligados a las funciones celulares, de los circuitos y de los sistemas; saber cómo fallan estos procesos en las enfermedades neurológicas y psiquiátricas, y comenzar así a vislumbrar las funciones especialmente complejas del encéfalo que nos convierte en seres humanos.
ÍNDICE
Estudio de los sistemas nerviosos de los seres humanos y otros animales
Aspectos generales.
Genética, genómica y encéfalo.
Los componentes celulares del sistema nervioso.
Neuronas.
Células neurogliales.
Diversidad celular en el sistema nervioso.
Circuitos neurales.
Organización global del sistema nervioso humano.
Terminología neuroanatómica.
Subdivisiones del sistema nervioso central.
Principios de la organización de los sistemas neurales.
Análisis funcional de los sistemas neurales.
Análisis de la conducta compleja.
SEÑALAMIENTO NEURAL
Señales eléctricas de las células nerviosas
Aspectos generales.
Potenciales eléctricos a través de las membranas de las células nerviosas.
De qué modo los movimientos iónicos producen señales eléctricas.
Las fuerzas que crean los potenciales de membrana.
Equilibrio electroquímico en un medio ambiente con más de un ión permeable.
Base iónica del potencial de membrana de reposo.
Base iónica de los potenciales de acción.
Permeabilidad de membrana voltaje-dependiente
Aspectos generales.
Corrientes iónicas a través de las membranas de las células nerviosas.
Dos tipos de corrientes iónica voltaje-dependiente.
Dos conductancias de membrana voltaje-dependiente.
Reconstrucción del potencial de acción.
Señalamiento a larga distancia por medio de los potenciales de acción.
El período refractario.
Aumento de la velocidad de conducción como resultado de la mielinización.
Canales y transportadores
Aspectos generales.
Canales iónicos que participan en los potenciales de acción.
Diversidad de los canales iónicos.
Canales iónicos con puerta de voltaje.
Canales iónicos con puerta de ligando.
Canales activados por el estiramiento y el calor.
Estructura molecular de los canales iónicos.
Los transportadores activos crean y mantienen los gradientes iónicos.
Propiedades funcionales de la bomba de Na+/K+.
Estructura molecular de la bomba de Na+/K+.
Transmisión sináptica
Aspectos generales.
Sinapsis eléctrica.
Transmisión de señales en la sinapsis química.
Propiedades de los neurotransmisores.
Liberación cuántica de los neurotransmisores.
Liberación de transmisores desde las vesículas sinápticas.
Reciclado local de las vesículas sinápticas.
Papel del calcio en la secreción de transmisores.
Mecanismos moleculares de secreción transmisor.
Receptores de los neurotransmisores.
Cambios en la permeabilidad de la membrana postsináptica durante la transmisión sináptica.
Potenciales postsinápticos excitadores e inhibidores.
Sumación de los potenciales sinápticos.
Dos familias de receptores postsinápticos.
Neurotransmisores y sus receptores
Aspectos generales.
Categoría de neurotransmisores.
Acetilcolina.
Glutamato.
GABA y glicina.
Aminas biógenas.
ATP y otras purinas.
Neurotransmisores peptídicos.
Neurotransmisores no convencionales.
Señalamiento molecular en el interior de las neuronas
Aspectos generales.
Estrategias de señalamiento molecular.
Tipos de receptores.
Proteínas G y sus dianas moleculares.
Segundos mensajeros.
Segundos mensajeros diana: proteincinasas y fosfatasas.
Señañamiento nuclear.
Ejemplos de transducción de señales neurales.
SENSIBILIDAD Y PROCESAMIENTO SENSITIVO
Sistema somatosensitivo
Aspectos generales.
Receptores somatosensitivos cutáneos y subcutáneos.
Mecanorreceptores especializados en recibir información táctil.
Diferencias en la discriminación mecanosensitiva a través de la superficie corporal.
Mecanorreceptores especializados en la propiocepción.
Explporación táctil activa.
Principal vía aferente para la información mecanosensitiva: Sistema cordonal posterior-lemniso medial.
Porción trigeminal del sistema mecanosensitivo.
Componentes somatosensitivos del tálamo.
Corteza somatosensitiva.
Representaciones corticales de orden superior.
Dolor
Aspectos generales.
Nociceptores.
Transducción de señales nociceptivas.
Vías centrales del dolor.
Sensibilización.
Control descendente de la percepción del dolor.
El efecto placebo.
Base fisiológica de la modulación del dolor.
Visión: el ojo
Aspectos generales.
Anatomía del ojo.
Formación de las imágenes en la retina.
La retina.
Fototransducción.
Especialización funcional de los sistemas de bastones y conos.
Distribución anatómica de bastones y conos.
Conos y visión de colores.
Circuitos retinianos para detectar los cambios de luminancia.
Contribución de los circuitos retinianos a la adaptación a la luz.
Vías visuales centrales
Aspectos generales.
Proyecciones centrales de las células ganglionares de la retina.
Representación retinotópica del campo visual.
Defectos del campo visual.
Organización funcional de la corteza estriada.
Organización columnar de la corteza estriada.
División del trabajo dentro de la vía visual primaria.
Organización funcional de las áreas visuales extraestriadas.
Sistema auditivo
Aspectos generales.
Sonido.
Espectro audible.
Sinopsis de la función auditiva.
Oído externo.
Oído medio.
Oído interno.
Células ciliadas y transducción mecanoeléctrica de las ondas sonoras.
Dos tipos de células ciliadas en la cóclea.
Sintonización y cronometrado en el nervio auditivo.
Cómo alcanza los puntos diana en el tronco del encéfalo la información desde la cóclea.
Integración de la información proveniente de los dos oídos.
Vías monoaurales desde el núcleo coclear hasta el lemnisco lateral.
Integración en el colículo inferior.
Tálamo auditivo. Corteza auditiva.
Sistema vesicular
Aspectos generales.
Laberinto vestibular.
Células ciliadas vestibulares.
Órganos con otolitos: utrículo y sáculo.
De qué modo las neuronas de los órganos con otolitos sensan las fuerzas lineales.
Conductos semicirculares.
De qué modo los conductos semicirculares sensan las aceleraciones angulares.
Vías centrales para estabilizar la mirada, la cabeza y la postura.
Vías vestibulares hasta el tálamo y la corteza.
Los sentidos químicos
Aspectos generales.
Organización del sistema olfatorio.
Respuestas fisiológicas y conductuales a las sustancias odoríferas.
Epitelio olfatorio y neuronas receptoras olfatorias.
Transducción de las señales olfatorias.
Receptores odoríferos.
Codificación olfatoria.
Bulfo olfatorio.
Proyecciones centrales del bulbo olfatorio.
Organización del sistema del gusto.
Percepción el gusto en los seres humanos.
Respuestas idiosincráticas a las sustancias gustativas.
Organización del sistema gustativo periférico.
Receptores gustativos y transducción de las señales gustativas.
Codificación neural en el sistema gustativo.
Quimiorrecepción trigeminal.
MOVIMIENTO Y SU CONTROL CENTRAL
Circuitos de la neurona motora inferior y su control motor
Aspectos generales.
Centros neurales responsables del movimiento.
Relaciones neurona motora-músculo.
La unidad motora.
Regulación de la fuerza muscular.
Circuito de la médula espinal que subyace a los reflejos de estiramiento muscular.
Influencia de la actividad sensitiva sobre la conducta motora.
Otra retroalimentación sensitiva que afecta el rendimiento motor.
Vías reflejas de la flexión.
Circuito e la médula espinal y locomoción.
Síndrome de la neurona motora inferior.
Control por la neurona motora superior del tronco del encéfalo y la médula espinal
Aspectos generales.
Control descendente del circuito de la médula espinal: información general.
Centros de control motor en el tronco del encéfalo: neuronas motoras superiores que mantienen el equilibrio y la postura.
Las vías corticoespinales y corticobulbares: neuronas motoras superiores que inician movimientos voluntarios complejos.
Organización funcional de la corteza motora primaria.
La corteza promotora.
Daño de las vías motoras descendentes: síndrome de la neurona motora superior.
Modulación del movimiento por los ganglios basales
Aspectos generales.
Proyecciones hacia los ganglios basales.
Proyecciones desde los ganglio basales hacia otras regiones encefálicas.
Evidencia de estudios de movimiento oculares.
Circuitos dentro del sistema de los ganglios basales.
Modulación del movimiento por el cerebelo
Organización del cerebelo.
Proyecciones hacia el cerebelo.
Proyecciones desde el cerebelo.
Circuitos en el interior del cerebelo.
Circuito cerebeloso y coordinación del movimiento en curso.
Otras consecuencias de las lesiones cerebelosas.
Movimientos oculares e integración sensitivomotora
Aspectos generales. ¿Qué logran los movimientos oculares?
Acciones e inervación de los músculos extraoculares.
Tipos de movimientos oculares y sus funciones.
Control neural de los movimientos oculares sacádicos.
Control neural de los movimientos de seguimiento suave.
Control neural de los movimientos de vergencia.
Sistema motor visceral
Aspectos generales.
Primeros estudios del sistema motor visceral.
Características distintas del sistema motor visceral.
División simpática del sistema motor visceral.
División parasimpática del sistema motor visceral.
Sistema nervioso entérico.
Componentes sensitivos del sistema motor visceral.
Control central de las funciones motoras viscerales.
Neurotransmisión en el sistema motor visceral.
Funciones reflejas motoras viscerales.
Regulación autónoma de la función cardiovascular.
Regulación autónoma de la vejiga.
Regulación autónoma de la función sexual.
EL ENCÉFALO CAMBIANTE
Desarrollo encefálico en fase temprana
Aspectos generales.
Formación inicial del sistema nervioso: gastrulación y neurulación.
Base molecular de la inducción neural.
Formación de las principales subdivisiones encefálicas.
Anomalías genéticas y alteración del desarrollo encefálico humano.
Diferenciación inicial de las neuronales y la glía.
La generación de la diversidad neuronal.
Migración neuronal.
Construcción de los circuitos neurales
Aspectos generales.
Cono de crecimiento axónico.
Señales no difusibles para la guía del axón.
Señales difusibles para la guía del axón: factores de quimioactracción y repulsión.
Formación de mapas topográficos.
Formación de sinapsis selectivas.
Interacciones tróficas y tamaño final de las poblaciones.
Otras interacciones competitivas en la formación de conexiones neurales.
Base molecular de las interacciones tróficas.
Señalamiento de neurotrofinas.
Modificación de los circuitos encefálicos en desarrollo por la actividad neural
Aspectos generales.
Períodos críticos.
Desarrollo del lenguaje: ejemplo de un período crítico humano.
Períodos en el desarrollo visual humano.
Efectos de la privación visual sobre la dominancia ocular.
Privación visual y ambliopía en los seres humanos.
Mecanismos por los cuales la actividad neural afecta el desarrollo de los circuitos neurales.
Correlaciones celulares y moleculares de la plasticidad dependiente de la actividad durante los períodos críticos.
Evidencia de períodos críticos en otros sistemas sensitivos.
Plasticidad de las sinapsis y los circuitos maduros
Aspectos generales.
La plasticidad sináptica subyace a la modificación conductual en los invertebrados.
Plasticidad sináptica a corto plazo en el sistema nervioso de los mamíferos.
Plasticidad sináptica a largo plazo en el sistema nervioso de los mamíferos.
Potenciación a largo plazo de las sinapsis del hipocampo.
Mecanismos moleculares que subyacen a la potenciación a largo plazo.
Depresión sináptica a largo plazo.
Los cambios en la expresión genética producen cambios duraderos en la función sináptica durante la potenciación a largo plazo y la depresión a largo plazo.
Plasticidad en la corteza cerebral del adulto.
Recuperación de la lesión neural.
Generación de neuronas en el encéfalo del adulto.
FUNCIONES ENCEFÁLICAS COMPLEJAS
Corteza de asociación
Aspectos generales.
Cortezas de asociación.
Aspectos generales de la estructura cortical.
Características específicas de las cortezas de asociación.
Lesiones de la corteza de asociación parietal: déficit de atención.
Lesiones de la corteza de asociación temporal: déficit de reconocimiento.
Lesiones de la corteza de asociación frontal: déficit de planificación.
“Neuronas de la atención” en la corteza parietal del mono.
“Neuromas del reconocimiento” en la corteza temporal del mono
”Neuronas de la planificación” en la corteza frontal del mono.
Lenguaje y palabra
Aspectos generales.
El lenguaje es tanto localizado como lateralizado.
Afasias.
Una confirmación espectacular de la lateralización del lenguaje.
Diferencias anatómicas entre los hemisferios derecho e izquierdo.
Mapeo de las funciones del lenguaje. E
l rol del hemisferio derecho en el lenguaje.
Lenguaje por signos.
Sueño y vigilia
Aspectos generales ¿Por qué los seres humanos (y muchos otros animales) duermen?
El ciclo circadiano de sueño y vigilia.
Estadios del sueño. Cambios fisiológicos en los estados de sueño.
Posibles funciones del sueño REM y la actividad onírica.
Circuitos neurales que gobiernan el sueño.
Trastornos del sueño. Interacciones talámicas.
Trastornos del sueño.
Emociones
Aspectos generales.
Cambios fisiológicos asociados con la emoción. Integración de la conducta emocional.
Sistema límbico.
Importancia de la amígdala.
Relación entre neocorteza y amígdala.
Lateralización cortical de las funciones emocionales.
Emoción, razón y conducta social.
Sexo, sexualidad y encéfalo
Aspectos generales.
Conducta sexualmente dimórfica ¿Qué es el sexo?
Influencias hormonales sobre el dimorfismo sexual.
Efecto de las hormonas sexuales sobre el circuito neural.
Otros dimorfismos del sistema nervioso central relacionados específicamente con conductas reproductoras.
Dimorfismos encefálicos relacionados con la función cognitiva.
Circuitos encefálicos hormonosensibles en los animales adultos
Memoria
Aspectos generales.
Categorías cualitativas de la memoria humana.
Categorías temporales de la memoria.
Importancia de la asociación en el almacenamiento de información.
Olvidos.
Sistemas encefálicos que subyacen a la formación de memorias declarativas.
Sistemas encefálicos que subyacen al almacenamiento a largo plazo de memoria declarativa.
Sistemas encefálicos que subyacen al aprendizaje y la memoria no declarativa.
Memoria y envejeciemiento.
Apéndices
El tronco del encéfalo y los nervios craneales
La irrigación vascular, las meninges y el sistema ventricular
La irrigación del encéfalo y la médula espinal
La barrera hematoencefálica
Las meninges. El sistema ventricular
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